KR101547879B1 - 송신기 전력 모니터 - Google Patents

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KR101547879B1 KR1020107025243A KR20107025243A KR101547879B1 KR 101547879 B1 KR101547879 B1 KR 101547879B1 KR 1020107025243 A KR1020107025243 A KR 1020107025243A KR 20107025243 A KR20107025243 A KR 20107025243A KR 101547879 B1 KR101547879 B1 KR 101547879B1
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Abstract

본 발명은 자신이 사용되고 있는 정확한 전력 레벨 및 주파수로 동작 중인 상태 동안 라인 내 교정될 수 있는 RF 전송선을 위한 라인-내 전력 모니터를 제공한다. 상기 디바이스는 순방향 및 반사 지향성 결합기들 및 무지향성 결합기를 사용하여 전송선 상의 RF 전압을 샘플링한다. 순방향 및 반사 채널들의 RF 전압은 각각 두 경로들로 분할되고, 하나는 테스트 포트로 진행하고 다른 하나는 전력 디스플레이로의 출력을 위해 순방향 및 반사 채널들의 신호들을 준비하는 추가 회로로 이어진다. 추가적으로, 모니터는 사용자로 하여금 다양한 회로 구성요소들에 의해 유도되는 임의의 전압 오프셋들을 보상한다. 게다가, 모니터는 또한 조정 가능한 이득비 정정을 각각의 채널에 적용함으로써 사용자로 하여금 순방향 및 반사 채널들의 출력을 각각 교정하도록 한다.

Description

송신기 전력 모니터{TRANSMITTER POWER MONITOR}
연관 출원과의 상호 참조
본 출원은 2008년 4월 11일에 제출된 미국 가출원 일련번호 제 61/123,830의 우선권 이점을 주장한다.
본 발명은 순방향 및 반사 전송선 전력 이 둘 모두에 대한 값들을 측정하고 보고하기 위해 RF 송신기들 및 전송선들을 모니터링(monitoring)하는 전기 기기에 관한 것이다.
무선 및 텔레비전 브로드캐스트 송신 시스템들의 출력 전력 및 결과적인 지리적인 커버리지(coverage)는 미국에서 연방 통신 위원회(Federal Communications Commission; FCC)에 의해 규정되어 있다. 브로드캐스트 송신에 관한 FCC 규칙 및 규정 중 Title 47, Part 73.644는 부분적으로 진술한다: "전기 디바이스(device)들이 출력 전력을 결정하기 위해 이용되는 경우, 그러한 디바이스들은 상기 디바이스의 전기 표시 기기가 풀 스케일(full scale) 눈금값으로 표시되는 전력의 ±5%의 정확도 내에서 이 전력의 결정을 허용해야만 한다".
라인 내 전력 측정 기기들이 송신 전력을 운반 시에 ±5% 내로 측정할 수 있도록 설계되고 제조될지라도, 모든 테스트 기기들은 자체의 설계 성능을 유지하고 FCC 규칙 및 규정에 부합한 상태로 남아 있도록 주기적인 교정을 필요로 한다.
브로드캐스트 애플리케이션들에서 이용되는 현재 이용 가능한 전력 측정 기기들에 대한 교정 방법들은 교정을 위해 공장으로 돌려보낼 수 있게 전송선으로부터 전력 모니터를 제거할 것을 요구한다. 이 프로세스와 연관된 주요 문제는 라인 내 전력 모니터가 시스템에서 제거되어 있고 임시로 예비 전력 모니터 또는 임시 전송선 섹션들로 대체되어 있는 동안 송신기가 차단되어 있어야 한다는 점이다. 송신기 차단 및 장비 제거와 연관된 내재적인 불편함으로 인해, 대부분의 전력 모니터들은 매우 드물게 교정되거나 전혀 교정되지 않는다.
현재 공장 교정 절차들과 연관된 다른 문제는 대부분의 공장들이 상기 전력 모니터를 현장에서 이용되는 정확한 전력 레벨들 및 주파수들로 교정할 수 없다는 점이다. 전력 모니터들 내의 검출기들이 모든 주파수 및 전력 레벨에서 일정한 수평라인 응답을 제공하지 않기 때문에, 공장 교정 전력 모니터들은 공장 교정 전력 레벨 및 주파수에서 이용되지 않는 경우 내재적으로 부정확하다. 이 부정확성은 시간에 따른 교정에서의 드리프트(drift)와 결합하여 모니터들이 전송선 전력을 ±5% 내로 측정할 수 없도록 하여, 상기 모니터들이 FCC 규칙들 및 규정들을 따르지 못하게 할 수 있다.
이 제약들 관점으로, 모니터가 이용되고 있는 정확한 전력 레벨 및 주파수로 전기가 흐르는 상태 동안 라인 내에서 교정될 수 있는 전력 모니터가 필요하다.
본 발명의 기기는 상술한 요구들을 만족시키고 지금까지 획득할 수 없었던 특성들 및 장점들을 제공한다.
본 발명은 전송선을 따른 순방향 및 반사 RF 전력을 모니터링하기 위한 전기 기기를 제공하고 자신이 이용되고 있는 정확한 전력 및 주파수로 전기가 흐르는 상태 동안 라인 내에서 교정될 수 있다.
일부 실시예들에서, 순방향 및 반사 지향성 결합기들은 전송선 상의 순방향 및 반사 전압을 샘플링(sampling)하는데 이용된다. 상기 결합기로부터의 RF 신호들은 순방향 및 반사 채널들 중 각각 하나씩인 한 쌍의 전력 스플리터(splitter)들로 라우팅(routing)된다. 각각의 전력 스플리터는 한 쌍의 출력들을 제공하고, 상기 출력들 중 하나는 테스트 포트로 송신되고, 다른 하나의 출력은 스퀘어 로(suqare-law) 다이오드 검출기 회로로 송신된다. 상기 검출기 회로들은 샘플링된 순방향 및 반사 전송선 RF 전압들을 작은 DC 전압들로 전환한다.
상기 각각의 작은 DC 전압들은 각각 정밀 이득단(precision gain stage)에 의해 증폭되고, 아날로그 대 디지털 변환기에 의해 디지털 신호들로 변화되고, 시스템 마이크로컨트롤러(microcontroller)로 송신된다. 마이크로컨트롤러는 온도 정정 및 교정 스케일링(scaling)을 상기 신호들에 적용하고 디지털 출력들을 생성한다. 디지털 출력들은 디지털 대 아날로그 변환기에 의해 아날로그 신호들로 변환되고 정밀 버퍼 증폭기단으로 지향된다. 이후에 신호들은 DE9 9-핀 D-서브 소켓을 통한 원격 모니터링을 위해 이용자가 이용할 수 있게 된다. 원격 모니터링은 순방향 및 반사 전력 디스플레이(display)들을 이용하여 수행될 수 있다.
일부 실시예들에서, 순방향 전력 측정은 기준 전력 미터(reference power meter)를 상기 순방향 테스트 포트에 접속하여 전송선 순방향 전력을 측정함으로써 라인 내 교정되고, 상기 전송선 및 상기 순방향 테스트 포트 사이의 감쇠 데이터(attenuation data)는 상기 기준 전력 미터에 입력되고, 상기 기준 전력 미터 눈금값은 상기 순방향 전력 디스플레이와 비교되고, 상기 순방향 교정 조정은 상기 순방향 전력 디스플레이 눈금값이 상기 기준 전력 미터 눈금값과 실질적으로 동일할 때까지 적절하게 조작된다.
일부 실시예들에서, 반사 전력 측정은 기준 전력 미터를 상기 반사 테스트 포트에 접속하여 전송선 반사 전력을 측정함으로써 라인 내 교정되고, 전송선 및 반사 테스트 포트 사이의 감쇠 데이터는 기준 전력 미터에 입력되고, 기준 전력 미터 눈금값은 반사 전력 디스플레이와 비교되고, 반사 교정 조정은 반사 전력 디스플레이 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값에 실질적으로 동일할 때까지 적절하게 조작된다.
추가로, 일부 실시예들은 마이크로컨트롤러까지 이어지고 상기 마이크로컨트롤러를 포함하는 순방향 및 반사 신호 경로들 내의 회로에 의해 유도되는 임의의 오프셋(offset)들을 계산하고 보상할 수 있다. 회로는 전송선 내의 전력이 영(0)이 되도록 교정 버튼을 누르고 유지하여 "영점을 맞추고", 이 시간 동안 LED가 깜박거릴 것이다. 교정 버튼이 해제될 때, 오프셋들이 개별 순방향 및 반사 채널들에 대해 계산되고 오프셋 보상이 각각의 채널에 적용된다.
일부 실시예들은 또한 주 라인 송신 전압의 샘플을 제공하는 제 3 무지향성 결합기를 포함하지만, 방향성을 제공하도록 구성되지 않는다.
상술한 구성으로 인해, 모니터가 이용되고 있는 정확한 전력 레벨 및 주파수로 전기가 흐르는 상태 동안 라인 내에서 교정될 수 있는 전력 모니터가 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전개도.
도 2는 도 1의 디바이스의 상면도.
도 3은 도 1 및 도 2의 디바이스에서 이용되는 전기 구성요소들의 배열을 도시한 블록도.
도 4는 도 1, 도 2, 및 도 3에 도시되는 일부 구성요소들의 상호 접속도.
도 5a 내지 도 5h는 도 1, 도 2, 도 3, 및 도 4의 마이크로컨트롤러 내에 포함되는 펌웨어(firmware)의 흐름도들.
도 6a 내지 도 6h는 도 1, 도 2, 도 3, 도 4, 및 도 5에서의 디바이스의 전기적 배선도들.
특히, 도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예인 전기가 흐르는 상태들 하에서 동작하는 동안 교정될 수 있는 송신기 전력 모니터가 도시된다.
도 1을 참조하면, 송신기 전력 모니터(100)는 송신단(166) 및 부하단(167)을 갖는 전송선 섹션(165)을 포함한다. 직각 몸체(170)는 전송선 섹션(165)의 상부에 고정된다. 몸체(170)는 커버(175)를 갖는다. 순방향 및 반사 지향성 결합기들(101, 102) 및 무지향성 결합기(103)는 몸체(170) 내부에 위치된다. 바람직한 실시예에서, 무지향성 결합기(103)는 RF 보드(RF board)(185) 상에 장착되고, RF 보드(185)는 순방향 및 반사 결합기들(101, 102)의 상부에 배치된다. 모든 결합기들(101, 102, 103)은 RF 보드와 인터페이싱(interfacing)한다.
논리 보드(186)는 RF 보드(185) 상부에 배치되어 인터페이싱한다. 논리 보드는 숫(male) DE9 9-핀 D-서브 소켓(157), LED(137), 및 순방향 및 반사 교정 조정기들(130, 131)을 갖는다. 소켓(157)은 커버(175)를 통과하여 액세스 가능하고 LED(137)는 커버(175)를 통하여 볼 수 있다. 커버(175)는 순방향 및 반사 교정 조정기들(130, 131)로의 액세스를 달성하기 위해 제거되어야만 한다. 또한, 순방향 테스트 포트(110), 반사 테스트 포트(111), 및 무지향성 테스트 포트(112)는 무선 주파수 보드(185) 상에 배치되고 상기 무선 주파수 보드(185)와 인터페이싱한다. 테스트 포트들(110, 111, 112)은 암형(female type) "N" 커넥터들이다. 순방향 및 반사 테스트 포트들(110, 111)은 2 와트의 부하들(180, 181)에서 종료된다. 테스트 포트들(110, 111, 112)은 몸체(170)에 고정된다. 테스트 포트들(110, 111, 112)용 교정 데이터를 포함하는 스티커(187)가 몸체(170)에 위치된다.
도 2에 도시되는 실시예를 참조하면, 송신기 전력 모니터(200)는 송신단(266) 및 안테나단(267)을 구비한 전송선 섹션(265)을 포함한다. 몸체(270)는 전송선(265)의 상부에 고정된다. 몸체(270)는 커버(275)를 갖는다. 숫 DE9 9-핀 D-서브 소켓(257)은 커버(275)를 통과하여 액세스 가능하고 LED(237)는 커버(275)를 통하여 볼 수 있다. 순방향 테스트 포트(210), 반사 테스트 포트(211), 및 무지향성 테스트 포트(242)는 몸체(270)에 고정된다.
도 3에 도시된 실시예를 참조하면, 전송선 전력의 무선 주파수(RF) 전압 샘플들이 순방향 및 반사 지향성 결합기들(301, 302)에 의해 이용 가능하게 된다. 바람직한 실시예에서, 결합기들(301, 302)은 모두 Bird Technologies Group의 부품 번호 7006A216이다. 결합기들(301, 302)에 의해 제공되는 주 송신 회선 전력의 샘플들은 주 전송선 전력으로부터 약 -55dB이다. 전송선(365)은 송신단(366) 및 안테나단(367)을 갖는다. 순방향 결합기는 송신단(366)에 위치되고 반사 결합기는 안테나단(367)에 위치된다.
순방향 지향성 결합기(301)로부터의 RF 전압 샘플들은 순방향 전력 스플리터(305)로 라우팅되고, 반면에 반사 지향성 결합기(302)로부터의 RF 전압 샘플들은 반사 전력 스플리터(306)로 라우팅된다. 전력 스플리터들(305, 306)은 또한 검출기 회로들(315, 316)에 대한 적절한 전압 레벨들을 설정할 뿐만 아니라 회로 구성요소들 사이의 절연을 제공하는 이중의 목적을 위해 어느 정도의 저항에 의한 감쇠를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 전력 스플리터들(305, 306)은 Bird Technologies Group의 부품 번호 7006A114인 RF 회로 어셈블리 내에 포함되고; 반면에 검출기들(315, 316)은 각각 Skylink의 부품 번호 SMS7630-005이다. 그러나, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 다른 전력 스플리터들 및 검출기들을 이용하도록 선택할 수 있다.
순방향 전력 스플리터(305)는 RF 전압을 순방향 테스트 포트(310) 및 순방향 검출기(315) 모두로 출력한다. 반사 전력 스플리터(306)는 RF 전압을 반사 테스트 포트(311) 및 반사 검출기(316) 모두로 출력한다. 검출기들(315, 316)은 스퀘어 로 다이오드 검출기들이다. 무지향성 결합기(303)는 주 라인 송신 전압의 샘플을 무지향성 테스트 포트(312)에 제공한다. 무지향성 결합기(303)는 Bird Technologies Group의 부품 번호 7006A114인 RF 회로 어셈블리에 포함된다. 그러나, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 다른 무지향성 결합기들을 이용하도록 선택할 수 있다.
공장 교정 동안, 주 전송선(365) 및 각각의 테스트 포트(310, 311, 312) 사이의 진폭 및 주파수 응답에 의한 감쇠 관계는 주파수의 함수로서 결정된다. 이 데이터는 테스트 포트 교정 데이터가 된다. 지향성을 제공하도록 구성되지 않은 무지향성 테스트 포트(312)는 주 전송선(365) 에너지 파형 분석들을 위해 전형적으로 스펙트럼 분석기들 또는 변조 분석 툴(tool)들과 함께 이용된다. 바람직한 실시예에서, 테스트 포트들(310, 311, 312)은 암형 "N" 커넥터들이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 다른 유형의 포트들을 이용하도록 선택할 수 있다.
순방향 및 반사 검출기들(315, 316)은 다이오드들을 이용하여 RF 전압들을 작은 직류(DC) 전압들로 전환한다. 검출기들(315, 316)의 각각으로의 입력들은 약 최대 -20dBm의 레벨로 설정되어서, 검출기들이 항상 자신의 동적 반응의 스퀘어 로 영역 내에서 항상 동작한다. 검출기들(315, 316)은 각각 약 1mV의 DC 전압 출력을 제공한다.
순방향 검출기(315)의 출력은 순방향 이득단(320)에 의해 증폭되고 반사 검출기(316)의 출력은 반사 이득단(321)에 의해 증폭된다. 이득단들(320, 321)은 정밀 연산 증폭기들이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 연산 증폭기들을 이용하도록 선택할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 이득단들(320, 321)의 출력은 기기의 풀 스케일 레이팅(rating)에서 약 2 DC 볼트이다. 이득단들(320, 321)은 Analog Devices의 부품 번호 AD8628이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 다른 연산 증폭기들을 이용하도록 선택할 수 있다.
이득단들(320, 321)은 증폭된 DC 전압을 아날로그 대 디지털 변환기(325)로 출력한다. 순방향 교정 조정기(330), 반사 교정 조정기(331), 및 온도 센서(340)는 또한 신호들을 아날로그 대 디지털 변환기(325)로 송신한다.
바람직한 실시예에서, 순방향 교정 조정기(330) 및 반사 교정 조정기(331)는 바람직하게는 이득단들(320, 321)의 출력과 비교 가능한 레벨로 DC 전압들을 생성하지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 전압원 및 전압 범위를 이용하도록 선택할 수 있다. 순방향 교정 조정기(330) 및 반사 교정 조정기(331)는 각각 4.9k 저항을 갖는 전압 분할기 회로 내에 5k 포텐셔미터(potentiometer)로 구성된다. 아날로그 대 디지털 변환기(3255)는 바람직하게는 12 비트들의 분해능(resolution)을 갖지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 분해능을 갖는 임의의 아날로그 대 디지털 변환기를 이용할 수 있다.
아날로그 대 디지털 변환기(325)는 순방향 이득단 출력(320), 반사 이득단 출력(321), 순방향 교정 조정기(330), 반사 교정 조정기(331), 및 온도 센서(340)로부터의 신호들을 디지털화하여 이 디지털 신호들을 마이크로컨트롤러(335)로 송신한다. 온도 센서(340)는 검출기들(315, 316)의 가까운 부근에 위치된다. 검출기들(315, 316)의 출력은 주변 공기 온도에 따라 변한다. 마이크로컨트롤러(335)는 마이크로컨트롤러(335) 내에 저장된 검출기들(315, 316)의 온도 특성 곡선과 함께 디지털화된 온도 센서(340) 출력을 이용하여 순방향 및 반사 검출기들(315, 316)에서 열로 인한 유도된 드리프트(drift)의 효과들을 보상한다. 바람직한 실시예에서, 온도 센서는 Analog Devices의 TMP36이다.
마이크로컨트롤러(335)는 또한 교정 버튼(336)의 출력을 수신한다. 전력 모니터(300)는 전송선(365) 및 마이크로컨트롤러(335) 이하의 사이에 위치되는 순방향 및 반사 채널 신호 경로들 내의 회로에 의해 유도되는 임의의 오프셋들을 계산하고 보상할 수 있다. 이는 영(0) 전력이 전송선(365)을 따라 이동하고 있을 때 전력 모니터(300)의 순방향 및 반사 채널들이 실질적으로 영(0)과 동일한 전력 레벨을 출력할 것임을 보장하는 것을 돕는다. 바람직한 실시예에서, 이 프로세스는 순방향 및 반사 지향성 결합기들(301, 302), 순방향 및 반사 전력 스플리터들(305, 321), 순방향 및 반사 검출기들(315, 316), 순방향 및 반사 이득단들(320, 321), 아날로그 대 디지털 변환기(325), 마이크로컨트롤러(335), 및 전송선(365) 및 마이크로컨트롤러(335) 사이의 임의의 다른 회로 소자에 의해 유도되는 오프셋들을 보상한다.
바람직한 실시예에서, 회로 소자는 전송선(365) 내의 전력이 영(0)이 되도록 특정 시간 기간 동안 교정 버튼(336)을 누르고 유지하여 제로 전력으로 교정, 즉 "영점을 맞추고", 이 시간 동안 LED(337)는 깜박거릴 것이다. 교정 버튼(336)이 해제된 후에, 순방향 및 반사 채널 제로 전력 오프셋들이 계산되고 제로 전력 오프셋 보상이 적용된다. 통상적으로, 이 프로세스는 공장 교정 동안 또는 전력 모니터(300)가 설치되는 동안 고객이 교정을 수행하는 현장에서 행해질 것이다.
마이크로컨트롤러(335)는 출력을 LED(337)로 제공하고, LED(337)는 제로 전력 오프셋 교정 상태의 시각적 표시를 제공한다. 바람직한 실시예에서, LED(337) 상태들은 다음과 같다: LED(337)는 전력 모니터(300)가 "영점을 맞추고" 있는 시간 중에 전원이 꺼지고; LED(337)가 전력 모니터(300)가 "영점을 맞춘" 때에 전원이 켜진 상태를 유지하고; LED(337)는 전력 모니터(300)가 "영점을 맞추지" 않고 "영점을 맞추고" 있지 않을 경우 깜박거린다.
마이크로컨트롤러(335)의 주 임무는 아날로그 대 디지털 변환기(325)로부터 수신되는 데이터의 어떤 디지털 평균화를 제공하고, 온도 정정을 수행하는 수단을 제공하고, 제로 전력 오프셋 정정을 수행하는 수단을 제공하고, 순방향 및 반사 정정 조정기들(330, 331)에 의해 지시되는 순방향 및 반사 채널 이득비 정정을 적용하는 것이다. 마이크로컨트롤러는 순방향 및 반사 교정 조정기들(330, 331)의 전압 출력을 마이크로컨트롤러 펌웨어 내에 설정된 전체 회로 이득비 정정 셋팅(setting)과 상관시키고 적절한 이득비를 각 개별 채널에 적용한다.
마이크로컨트롤러(335)는 온도 정정, 제로 전력 오프셋 정정, 및 회로 이득비 정정을 디지털 순방향 및 반사 채널 신호들에 적용하고, 정정된 디지털 순방향 및 반사 채널 신호들을 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력하고, 디지털 대 아날로그 변환기(345)는 정정된 디지털 신호들을 아날로그 DC 전압들로 변환한다. 디지털 대 아날로그 변환기(345)의 출력은 조정 가능함으로써, 전체 시스템이 높은 전력 기준을 이용하여 교정되도록 한다. 디지털 대 아날로그 변환기(345)는 각각의 순방향 및 반사된 정정된 DC 전압들을 순방향 버퍼(350) 및 반사 버퍼(351)로 송신한다. 버퍼들(350, 351)은 정밀 이득단들이고, 정밀 이득단들은 저 소스(source) 임피던스가 기기로 가능함으로써, 전기 잡음에 대한 잠재성을 최소화하는 것을 보장한다. 바람직한 실시예에서 이용되는 이득단들은 정밀 연산 증폭기들이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 정밀 이득단을 이용할 수 있다.
그리고나서 순방향 버퍼(350)의 정정된 DC 전압 출력은 순방향 전력 교정 출력(355)으로 송신되고 반사 버퍼(351)의 정정된 DC 전압 출력은 반사 전력 교정 출력(356)으로 송신된다. 바람직한 실시예에서, 교정된 출력들(355, 356)은 송신기 전력 모니터의 몸체상에 숫 DE9 9-핀 D-서브 소켓 내의 핀들이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 출력 방법을 이용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 송신기 전력 모니터는 교정된 출력들(355, 356)에서 0 내지 4 DC 볼트를 제공한다. 이 전압들은 주 전송선 전력에 선형으로 비례하므로 특정한 송신기 전력 모니터가 4.0V에서 10kW의 풀 스케일 전력 범위를 갖는 경우에 2.0V의 출력은 5kW에 대응할 것이다. 교정된 출력들(355, 356)이 선형의 0 내지 4 VDC 출력을 가질지라도, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 출력 스케일 및 범위를 이용할 수 있다고 고려된다.
그리고나서 이용자는 순방향 전력 디스플레이(360)를 순방향 전력 교정 출력(355)에 그리고 반사 전력 디스플레이(361)를 반사 전력 교정 출력(356)에 접속시킴으로써 순방향 및 반사 전력 레벨들을 모니터링할 수 있다. 순방향 및 반사 전력 디스플레이들(360, 361)은 정정된 DC 전압에 등가인 풀 스케일 전력을 디스플레이할 수 있다. 가능한 유형들의 전력 디스플레이들(360, 361)은 아날로그 미터들 또는 컴퓨터 시스템을 포함하지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 디스플레이 방법을 이용할 수 있다.
더욱이, 전력 모니터의 "영점을 맞추는" 것을 제외하고, 이용자는 이득비 정정을, 실제 동작 상태들 하에서 그리고 전력 모니터(300)가 이용되는 정확한 전력 레벨 및 주파수로 채널들에 적용함으로써 개별 순방향 및 반사 전력 측정치들을 교정하여, 지향성 결합기 주파수 응답 및 검출기 선형성과 연관된 에러들을 최소화할 수 있다.
하나의 실시예에서, 전력 모니터 순방향 측정치는 기준 전력 미터를 순방향 테스트 포트(310)에 접속함으로써 라인 내 교정되어 전송선(365) 상의 순방향 전력이 측정되고, 전송선(365) 및 순방향 테스트 포트(310) 사이의 감쇠가 기준 전력 미터에 입력되고, 순방향 교정 조정기(330)는 순방향 전력 채널의 출력이 전송선(365) 상의 순방향 전력에 정확하게 대응할 때까지 적절하게 조작된다. 바람직한 실시예에서, 순방향 전력 채널의 출력은 순방향 전력 교정 출력(355)에 접속되는 순방향 전력 디스플레이(360)의 이용을 통해 확인된다.
순방향 전력 측정치를 교정하기 위해 대안으로 진술되면, 정확한 기준 전력 미터는 순방향 테스트 포트(310)에 접속되고나서, 순방향 테스트 포트(310) 감쇠 데이터가 기준 전력 미터 내에 입력되어 순방향 테스트 포트(310) 및 전송선(365) 사이의 정확한 감쇠 관계를 설정한다. 감쇠 데이터를 입력할 때, 기준 전력 미터 눈금값은 전송선(365) 상의 순방향 전력과 동일하다. 교정 프로세스는 송신 전력 모니터 순방향 교정 조정기(330)를 조정함으로써 완료되고 따라서 순방향 전력 디스플레이(360) 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값과 실질적으로 동일해진다. 순방향 전력 디스플레이(360) 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값의 ±1% 내에 있을 때 순방향 전력 디스플레이(360) 눈금값은 기준 전력 미터와 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 순방향 교정 조정기(330)는 순방향 전력 디스플레이(360) 눈금값이 기준 전력 레벨 눈금값과 동일할 때까지 조정된다.
하나의 실시예에서, 전력 모니터 반사 측정값은 기준 전력 미터를 반사 테스트 포트(311)에 접속함으로써 라인 내 교정되어서 전송선(365) 상의 반사 전력을 측정하고, 전송선(365) 및 반사 테스트 포트(311) 사이의 감쇠는 기준 전력 미터에 입력되고, 반사 교정 조정기(331)는 반사 전력 채널이 출력이 전송선(365) 상의 반사 전력에 정확하게 대응할 때까지 적절하게 조작된다. 바람직한 실시예에서, 반사 전력 채널의 출력은 반사 전력 교정 출력(356)에 접속되는 반사 전력 디스플레이(361)의 이용을 통해 확인된다.
반사 전력 측정치를 교정하기 위해 대안으로 진술되면, 정확한 기준 전력 미터는 반사 테스트 포트(311)에 접속되고나서, 반사 테스트 포트(311) 감쇠 데이터가 기준 전력 미터 내에 입력되어 반사 테스트 포트(311) 및 전송선(365) 사이의 정확한 감쇠 관계를 설정한다. 감쇠 데이터를 입력할 때, 기준 전력 미터 눈금값은 전송선(365) 상의 반사 전력과 동일하다. 교정 프로세스는 송신 전력 모니터 반사 교정 조정기(331)를 조정함으로써 완료되고 따라서 반사 전력 디스플레이(361) 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값과 실질적으로 동일해진다. 반사 전력 디스플레이(361) 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값의 ±1% 내에 있을 때 반사 전력 디스플레이(360) 눈금값은 기준 전력 미터와 실질적으로 동일하다. 바람직하게는, 반사 교정 조정기(331)는 반사 전력 디스플레이(361) 눈금값이 기준 전력 미터 눈금값과 동일할 때까지 조정된다.
더욱이, 다른 실시예들에서, 이용자가 순방향 및 반사 채널 신호 경로들을 포함하는 개별 회로 구성요소들의 이득들 및 감쇠를 조작하는 것을 통해 순방향 및 반사 채널들의 이득비를 정정하여 순방향 및 반사 채널들의 출력을 교정할 수 있다고 고려된다. 회로 구성요소들은 이득단들(320, 321) 및 버퍼들(350, 351)을 포함한다. 이득들 및 감쇠를 조작할 때, 스퀘어 로 영역 내의 검출기들(315, 316)의 동작을 유지해야 함을 인식해야 한다. 바람직한 실시예에서, 순방향 및 반사 채널 이득비는 10:1이다.
더욱이, 다른 실시예들에서, 이용자는 마이크로컨트롤러(335)를 적절한 마이크로프로세서, 주문형 반도체, 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array), 또는 이산 회로(discrete circuitry)로 대체할 수 있다는 것이 고려된다. 순방향 및 반사 이득단들(320, 321), 아날로그 대 디지털 변환기(325), 디지털 대 아날로그 변환기(345), 및 순방향 및 반사 버퍼들(350, 351)의 기능들은 기판 상의 마이크로컨트롤러(335)에서 수행될 수 있음이 또한 고려된다.
도 4에 도시되어 있는 실시예를 참조하면, 아날로그 대 디지털 변환기(425), 마이크로컨트롤러(435), 디지털 대 아날로그 변환기(445), 반사 버퍼(451), 및 순방향 버퍼(450)의 핀 접속들을 전하는 상호 접속도가 도시된다. 간소화를 위해, 전력 접속들, 접지 접속들, 캐패시터들, 저항들, 및 다른 구성요소들은 도시되지 않는다.
아날로그 대 디지털 변환기(425)는 핀 1 상에서 반사 교정 조정기(431), 핀 2 상에서 순방향 교정 조정기(430), 핀 3 상에서 반사 이득단(421), 핀 5 상에서 순방향 이득단(420), 핀 6 상에서 온도 센서(440), 및 핀 19 상에서 클럭(426)으로부터의 입력을 수신한다. 바람직한 실시예에서, 아날로그대 디지털 변환기는 Texas Instrument 부품 번호 ADS 7844이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 아날로그 대 디지털 변환기를 이용할 수 있다.
마이크로컨트롤러(435)는 핀 33 상에서 교정 버튼(436)으로부터의 입력을 수신하고, 핀 3 상에서 클럭 펄스를 출력하고, 핀 35로부터 신호를 LED(427)로 출력한다. 도 4에 도시될 수 있는 바와 같이, 아날로그 대 디지털 변환기(425)의 핀들 18, 16, 17, 15, 및 19는 마이크로컨트롤러(435)의 핀들 41, 43, 1, 2, 및 3과 인터페이싱한다. 바람직한 실시예에서, 마이크로컨트롤러는 Amtel의 ATMEGA16L8AU이다.
디지털 대 아날로그 변환기(445)를 참조하면, 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 마이크로컨트롤러(435)의 핀들 1, 3, 19 및 20은 디지털 대 아날로그 변환기(445)의 핀들 9, 16, 11, 및 15와 인터페이싱한다. 바람직한 실시예에서, 디지털 대 아날로그 변환기(445)는 Analog Devices 부품 번호 AD5555이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 디지털 대 아날로그 변환기를 이용할 수 있다.
반사 및 순방향 버퍼들(451, 450)을 보면, 반사 버퍼(451)의 핀들 6 및 2은 디지털 대 아날로그 변환기(445)의 핀들 1 및 3과 인터페이싱한다. 한편, 순방향 버퍼(450)의 핀들 2 및 6은 디지털 대 아날로그 변환기(445)의 핀들 6 및 8과 인터페이싱한다. 바람직한 실시예에서, 반사 버퍼(451) 및 순방향 버퍼(450) 이 둘은 자체의 낮은 오프셋 전압 및 드리프트로 선택되었던 Analog Devices 부품 번호 AD8628이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 연산 증폭기를 이용할 수 있다.
디지털 대 아날로그 변환기(445) 및 버퍼들(451, 450)은 양의 전압 출력을 위해 구성된다. 반사 교정 전력 출력(456)은 반사 버퍼(451)의 핀 6으로부터 취해지고; 반면에 순방향 교정 전력 출력(455)은 순방향 버퍼(450)의 핀 6으로부터 취해진다. 바람직한 실시예에서, 버퍼들(451, 450)은 1의 이득을 위해 구성되지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 구성을 이용할 수 있다.
도 5a 내지 도 5h를 참조하면, 일부 구성요소들은 도 3을 참조하여 칭해진다. 도 5a 내지 도 5h는 마이크로컨트롤러(335) 내에 포함되는 펌웨어의 흐름도이다. 단계들 500 및 502에서, 마이크로컨트롤러(335)가 파워업(power up)되고, 변수들이 초기화되어, calMode, newCalBuffer, 및 newInputData 플래그(flag)들이 클리어(clear)되고, calButtonTimer는 0에서 시작되고, adTimer는 UPDATECOUNT에서 시작하고, 순방향 및 반사 제로(0) 전력 오프셋 카운트(count)들이 메모리로부터 검색된다. 바람직한 실시예에서, UPDATECOUNT = 3이다.
단계 504에서, 프로그램은 순방향 및 반사 제로 전력 오프셋 카운트들이 프로그램 내에서 지정된 제한들 내에 있음을 검증한다. 제로 전력 오프셋 카운트들 중 하나가 지정된 한계 내에 있지 않은 경우, 디폴트 제로 전력 오프셋 카운트는 제로 전력 오프셋 카운트로 로딩되고 calDone 플래그가 클리어된다. 프로그램은 제로 전력 오프셋 카운트들의 둘 모두가 검증된 후에 단계 506으로 진행한다. 제로 전력 오프셋 카운트들이 지정된 한계들 내에 있는 경우, calDone 플래그가 설정되어 프로그램이 단계 506으로 진행한다. 바람직한 실시예에서, 순방향 및 반사 전력 오프셋 카운트는 다음 중 둘 모두가 발생하지 않는, 즉 제로 전력 오프셋 카운트가 MAXZEROOUT보다 작거나 같고 0보다 큰 경우 지정된 한계 내에 있지 않다. 더욱이, 디폴트 제로 전력 오프셋 카운트는 바람직한 실시예에서 0이다.
단계 506에서, 프로그램은 calMode 플래그의 상태를 고려한다. calMode 플래그가 설정되는 경우, 프로그램은 LED(337)를 턴오프(turn off)하고 단계 510으로 진행한다. calMode 플래그가 설정되지 않으면, 프로그램은 단계 508로 진행한다. 단계 508에서, 프로그램은 calDone 플래그가 설정되지 않으면 LED(337)를 깜박거리게 하지만, calDone 플래그가 설정되는 경우 LED(337)를 턴온(turn on)한다. 단계 508 이후의, 단계 510에서, 프로그램은 adTimer 상태를 고려한다. adTimer가 UPDATECOUNT보다 작거나 같으면, 프로그램은 단계 520으로 진행한다. 그러나, adTimer가 UPDATECOUNT보다 큰 경우 프로그램은 단계 512로 진행한다.
단계 512 내지 518은 아날로그 대 디지털 변환기(325)로부터 수신된 정보를 이용하여 입력 데이터를 생성한다. 입력 데이터는 직렬의 어레이(array)들로 구성되고, 데이터의 각각의 유형에 대한 어레이는 아날로그 대 디지털 변환기(325)로부터 송신된다. 아날로그 대 디지털 변환기(325)는 변환된 데이터를 순방향 교정 조정기(330), 순방향 이득단(320), 온도 센서(340), 반사 이득단(321), 및 반사 교정 조정기(331)로부터 마이크로컨트롤러(335)로 송신한다. 각각의 어레이에서의 요소들의 수는 필터 값과 같다. 바람직한 실시예에서, 필터 값은 16이지만, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 요소들의 임의의 수를 이용할 수 있다.
단계 512에서, 아날로그 대 디지털 채널이 7보다 큰 경우, 채널 n은 0으로 설정되고 아날로그 대 디지털 변환기로부터 수신된 정보는 현재 채널 n 버퍼에 어레이의 현재 인덱스 값으로 저장된다. 아날로그 대 디지털 채널이 7보다 크지 않은 경우, 프로그램은 아날로그 대 디지털 변환기로부터 수신되는 정보를 채널 n 버퍼에 어레이의 현재 인덱스 값으로 저장된다. 다음 단계 514에서, 아날로그 대 디지털 채널이 7과 같지 않은 경우, 프로그램은 채널을 증가하여 단계 520으로 진행한다. 아날로그 대 디지털 채널이 7과 같다면, 채널은 0으로 설정되고, 인덱스가 증가하여 프로그램은 단계 516으로 이동한다. 단계 516에서, 인덱스가 필터보다 크다면, 프로그램은 인덱스를 0과 동일하게 설정하고 newInputData 플래그를 설정함으로써, 입력 데이터 갱신이 준비되어 있음을 수신확인하고, 단계 518로 진행한다. 인덱스가 필터보다 크지 않으면, 프로그램은 newInputData 플래그를 설정함으로써, 입력 데이터 갱신이 준비되어 있음을 확인응답하고, 단계 518로 진행한다.
단계 518에서, 프로그램은 calMode 플래그를 조사한다. calMode 플래그가 설정되지 않으면, adTimer는 0에서 재시작되고 프로그램은 단계 520으로 진행한다. 그러나, calMode 플래그가 설정되면, newCalBuffer 플래그가 설정되고, adTimer는 0에서 재시작되고, 프로그램은 단계 520으로 진행한다. 일단 단계 520에서, newInputData 플래그가 클리어되면, 아날로그 대 디지털 변환기(325)로부터의 입력 데이터 갱신이 이용 가능하지 않고, 프로그램은 단계 530으로 진행한다. newInputData 플래그가 설정되면, 입력 데이터 갱신이 이용 가능하고, 입력 데이터는 평균화되고, 온도 정정은 온도 센서(340) 입력에 기초하여 계산된다. 바람직한 실시예에서의 온도 정정식은 다음과 같다: (4.106e-07*(온도 센서 입력값)2) + (-4.952e-04* 온도 센서 입력값) + 0.9830. 온도 정정을 계산한 이후에, 프로그램은 단계 522로 전진한다.
단계 522에서, calMode flag가 설정되면, 순방향 전력 출력 카운트는 순방향 전력 입력 카운트와 동일하고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 순방향 전력 입력 카운트는 순방향 이득단(320)으로부터의 평균 입력값과 동일하다. 바람직한 실시예에서, 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 송신되는 순방향 전력 출력 카운트는 ADSCALE=4일 때 (순방향 전력 입력 카운트)*(ADSCALE)과 같다.
calMode 플래그가 설정되지 않으면, 순방향 전력 입력 카운트는 순방향 전력 입력 카운트를 온도 정정식으로 승산함으로써 온도 정정된다. 순방향 전력 입력 카운트는 순방향 이득단(320)으로부터의 평균화된 입력값들과 같다. 그리고나서 순방향 전력 입력 카운트는 단계 524로 진행되기 전에 순방향 전력 입력 카운트로부터 순방향 제로 전력 오프셋 카운트를 공제함으로써 "영점으로 정정"된다.
단계 524에서, 순방향 교정 조정기(330)로부터의 평균 입력이 미리 규정된 최소 임계값보다 작다면, 최소 순방향 이득비 정정은 순방향 전력 입력 카운트에 적용되고 순방향 전력 입력 카운트는 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 미리 결정된 최소 임계값은 2080이고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 송신되는 순방향 전력 출력 카운트는 POTMINSCALE = 1.0이고 ADSCALE = 4일 때, (순방향 전력 입력 카운트)*(POTMINSCALE)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 순방향 전력 입력 카운트를 스케일링하는데 이용된다. 이득비 정정은 POTMINSCALE 값을 통해 제공된다.
그러나, 순방향 교정 조정기(330)로부터의 평균 입력이 미리 규정된 최대 임계값을 초과하는 경우, 최대 순방향 이득비 정정은 순방향 전력 입력 카운트에 적용되고 순방향 전력 출력 카운트는 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 미리 규정된 최대 임계값은 3680이고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되는 순방향 전력 카운트는 POTMAXSCALE = 2.0이고 ADSCALE = 4일 때, (순방향 전력 입력 카운트)*(POTMAXSCALE)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 디지털 대 아날로그 변환기로의 출력을 위해 순방향 전력 입력 카운트를 스케일링하는데 이용된다. 이득비 정정은 POTMAXSCALE 값을 통해 제공된다.
그러나, 순방향 교정 조정기(330)로부터의 평균 입력이 최소 및 최대 임계값들 사이에 있는 경우, 순방향 교정 조정기(330)로부터의 평균 입력은 이득비 정정을 순방향 전력 입력 카운트로 적용하는데 이용된다. 순방향 전력 입력 카운트는 또한 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되는 순방향 전력 카운트는 POTSCALE = 1600, POTCONSTANT = 0.3, 및 ADSCALE = 4일 때, ((순방향 전력 입력 카운트)*((순방향 교정 조정기로부터의 평균 입력)/(POTSCALE))-(POTCONSTANT)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 디지털 대 아날로그 변환기로의 출력을 위해 순방향 전력 입력 카운트를 스케일링하는데 사용된다. 이득비 정정은 ((순방향 교정 조정기로부터의 평균 입력)/(POTSCALE))-(POTCONSTANT)을 통해 제공된다.
이득 정정비를 순방향 전력 입력 카운트에 적용하고 순방향 전력 입력 카운트를 디지털 대 아날로그 변환기를 위해 스케일링한 후에, 프로그램은 단계 526으로 이동한다.
단계 526에서, calMode 플래그가 설정되면, 반사 전력 출력 카운트는 반사 전력 입력 카운트와 동일하게 설정되고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 반사 전력 입력 카운트는 반사 이득단(321)으로부터의 평균 입력값과 같다. 바람직한 실시예에서, 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 송신되는 반사 전력 출력 카운트는 ADSCALE = 4일 때 (반사 전력 입력 카운트)*(ADSCALE)과 같다.
calMode 플래그가 설정되지 않으면, 반사 전력 입력 카운트는 반사 전력 입력 카운트를 온도 정정식으로 승산함으로써 온도 정정된다. 반사 전력 입력 카운트는 반사 이득단(321)으로부터의 평균화된 입력값들과 같다. 그리고나서 반사 전력 입력 카운트는 단계 528로 진행되기 전에 반사 전력 입력 카운트로부터 반사 제로 전력 오프셋 카운트를 공제함으로써 "영점으로 정정"된다.
단계 528에서, 반사 교정 조정기(331)로부터의 평균 입력이 미리 규정된 최소 임계값보다 작다면, 최소 반사 이득비 정정은 반사 전력 입력 카운트에 적용되고 반사 전력 입력 카운트는 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 미리 결정된 최소 임계값은 2080이고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 송신되는 반사 전력 출력 카운트는 POTMINSCALE = 1.0이고 ADSCALE = 4일 때 (반사 전력 입력 카운트)*(POTMINSCALE)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 디지털 대 아날로그 변환기로의 출력을 위해 반사 전력 입력 카운트를 스케일링하는데 이용된다. 이득비 정정은 POTMINSCALE 값을 통해 제공된다.
그러나, 반사 교정 조정기(331)로부터의 평균 입력이 미리 규정된 최대 임계값을 초과하는 경우, 최대 반사 이득비 정정은 반사 전력 입력 카운트에 적용되고 반사 전력 입력 카운트는 디지털 대 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링된다. 바람직한 실시예에서, 미리 규정된 최대 임계값은 3680이고 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되는 반사 전력 카운트는 POTMAXSCALE = 2.0이고 ADSCALE = 4일 때, (반사 전력 입력 카운트)*(POTMAXSCALE)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 디지털 대 아날로그 변환기로의 출력을 위해 반사 전력 입력 카운트를 스케일링하는데 이용된다. 이득비 정정은 POTMAXSCALE 값을 통해 제공된다.
그러나, 반사 교정 조정기(331)로부터의 평균 입력이 최소 및 최대 임계값 사이에 있는 경우, 반사 교정 조정기(331)로부터의 평균 입력은 반사 전력 입력 카운트를 디지털 아날로그 변환기(345)로의 출력을 위해 스케일링하는데 이용된다. 바람직한 실시예에서, 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되는 반사 전력 카운트는 POTSCALE = 1600, POTCONSTANT = 0.3, 및 ADSCALE = 4일 때, ((반사 전력 입력 카운트)*((반사 교정 조정기로부터의 평균 입력)/(POTSCALE))-(POTCONSTANT)*(ADSCALE)과 같다. ADSCALE 값은 반사 전력 입력 카운트를 디지털 대 아날로그 변환기로의 출력을 위해 스케일링하는데 이용된다. 이득비 정정은 ((반사 교정 조정기로부터의 평균 입력)/(POTSCALE))-(POTCONSTANT)을 통해 제공된다.
출력을 위해 반사 전력 카운트를 스케일링한 후에, newInputdata 플래그가 클리어되고 프로그램은 단계 530으로 이동한다.
단계 530에서, 순방향 및 반사 전력 출력 카운트들은 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 송신된다. 순방향 또는 반사 전력 출력 카운트가 음이면, 음의 카운트는 카운트가 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되기 전에 0으로 대체된다. 순방향 또는 반사 전력 출력 카운트가 임계 레벨보다 더 큰 경우, 임계 레벨을 초과하는 카운트는 카운트가 디지털 대 아날로그 변환기(345)로 출력되기 전에 디폴트 카운트로 대체된다. 바람직한 실시예에서, 16383을 초과하는 어떤 카운트는 16383의 디폴트 카운트로 대체된다. 그리고나서 아날로그 순방향 및 반사 전력 출력 카운트들은 디지털 대 아날로그 변환기(345)로부터 순방향 버퍼(35) 및 반사 버퍼(351)로 송신된다.
단계 530 이후에, 프로그램은 교정 버튼(336)이 단계 532에서 눌러졌는지 조사한다. 교정 버튼(336)이 눌러지지 않고 calMode 플래그가 클리어되면, 프로그램은 calButton Timer를 0에서 재시작하고, newCalBuffer 플래그를 클리어하고, 단계 506으로 이동한다. 그러나, 교정 버튼(336)이 눌러져 있거나 calMOde 플래그가 설정되면, 프로그램은 단계 534로 이동한다.
단계 534에서, 프로그램은 교정 버튼(336), 타이머, calMode 플래그 상태를 조사한다. 교정 버튼(336)이 눌러져 있다면, 타이머는 10보다 크고, calMode 플래그는 클리어되고, 프로그램은 calMode 플래그를 설정하고 단계 506으로 이동하기 전에 calDone 및 newCalBuffer 플래그들을 클리어한다. 교정 버튼(336)이 해제되면, 타이머는 10보다 작거나 calMode 플래그가 설정되고, 프로그램은 단계 536으로 이동한다. 바람직한 실시예에서, 마이크로컨트롤러(335)는 마이크로컨트롤러(335)의 핀 33이 아래로 당겨질 때마다 교정 버튼을 눌러진다고 감지한다. 마이크로컨트롤러(335)의 핀 33은 숫 DE9 9-핀 D-서브 소켓의 핀 9에 접속된다.
단계 536에서, 교정 버튼(336)이 눌리게 되면, calMode 플래그가 클리어되거나, calDone 플래그가 설정되어, 프로그램이 단계 506으로 진행한다. 그러나, 교정 버튼(336)이 해제되면, calMode 플래그가 설정되고, calDone 플래그가 클리어되고, 프로그램이 단계 538로 진행한다. 일단, 단계 538에서, newCalBuffer 플래그가 설정되지 않으면, 프로그램은 단계 506으로 진행한다. 그러나, newCalBuffer 플래그가 설정되면, 순방향 및 반사 제로 전력 오프셋 카운트 메모리가 클리어되고, 온도 정정 팩터(factor)가 계산되고, 프로그램은 단계 540으로 진행한다.
단계 540에서, 순방향 제로 전력 오프셋 카운트가 미리 결정된 임계값 내에 있는 경우, 온도 정정 팩터는 순방향 제로 전력 오프셋 카운트에 적용되고, 온도 정정 순방향 제로 전력 오프셋 카운트는 메모리에 저장되고, 프로그램은 단계 542로 진행한다. 순방향 제로 전력 오프셋 카운트는 순방향 이득단(320)으로부터 수신되는 평균 입력값이다.
그러나, 순방향 제로 전력 오프셋 카운트가 미리 결정된 임계값 내에 있지 않은 경우, 디폴트 순방향 제로 전력 오프셋 카운트는 메모리에 저장되고 프로그램은 단계 542로 진행한다. 바람직한 실시예에서, 순방향 제로 전력 오프셋 카운트는, 0보다 크고 MAXZEROOUT = 200일 때 MAXZEROOUT보다 작거나 같은 경우 미리 결정된 한계들 내에 있다. 더욱이, 바람직한 실시예에서, 디폴트 순방향 제로 전력 오프셋 카운트는 0이다.
단계 542에서, 반사 제로 전력 오프셋 카운트가 미리 결정된 임계값 내에 있는 경우, 온도 정정 팩터는 반사 제로 전력 오프셋 카운트에 적용되고, 온도 정정 반사 제로 전력 오프셋 카운트는 메모리에 저장되고, 프로그램은 단계 544로 진행한다. 반사 제로 전력 오프셋 카운트는 반사 이득단(321)으로부터 수신되는 평균 입력값이다.
그러나, 반사 제로 전력 오프셋 카운트가 미리 결정된 임계값 내에 있지 않은 경우, 디폴트 반사 제로 전력 오프셋 카운트는 메모리에 저장되고 프로그램은 단계 544로 진행한다. 바람직한 실시예에서, 반사 제로 전력 오프셋 카운트는, 0보다 크고 MAXZEROOUT = 200일 때 MAXZEROOUT보다 작거나 같은 경우 미리 결정된 한계들 내에 있다. 더욱이, 바람직한 실시예에서, 디폴트 반사 제로 전력 오프셋 카운트는 0이다.
단계 544에서, 교정 온도는 메모리에 저장되고, calDone 플래그가 설정되고, calMode 플래그는 단계 506으로 진행하기 전에 클리어된다.
도 5의 흐름도와 함께 상술한 디폴트 값들, 임계값들 또는 제한 값들, 식들, 및 프로그램 구조는 바람직한 실시예에서 밝혔던 것들을 나타낸다. 그러나, 당업자는 자신이 알맞다고 알고 있는 임의의 값들, 식들, 또는 프로그램 구조를 이용할 수 있는 것이 고려된다.
도 6a 내지 도 6h를 참조하면, 도 6a 내지 도 6b는 송신기 전력 모니터의 실시예의 RF 보드의 전기적 배선도이다. 도 6c 내지 도 6f는 송신 전력 모니터의 실시예의 논리 보드의 전기적 배선도이다. 도 6g는 송신기 전력 모니터의 실시예의 전력 보드의 전기적 배선도이다. 도 6h는 송신기 전력 모니터의 제 2 실시예의 전력 보드의 전기적 배선도이다.
본 발명이 본 발명의 특정한 실시예들에 관하여 설명되었을지라도, 본 발명의 많은 다른 형태들 및 수정들이 당업자에게 분명하다는 것이 명백하다. 첨부된 청구항들 및 본 발명은 일반적으로 본 발명의 진정한 정신 및 범위 내에 있는 모든 그와 같은 명백한 형태들 및 수정들을 커버하는 것으로 해석되어야 한다.
이점들, 다른 장점들, 및 문제들에 대한 해법들은 특정한 실시예들에 관하여 상술되었다. 그러나, 상기 이점들, 다른 장점들, 및 문제들에 대한 해법들, 및 발생하거나 더욱 명확하게 되는 임의의 이점, 장점, 또는 해법을 발생할 수 있는 임의의 요소(들)는 임의의 또는 모든 청구항들의 결정적, 필수적, 또는 본질적인 특성들 또는 요소들로서 해석되어서는 안 된다. 본원에서 이용되는 바와 같이, "포함하다", "포함하는" 또는 이들의 임의의 다른 변형은 배타적이지 않게 포함하는 것을 커버하도록 의도되어, 요소들의 목록을 포함하는 프로세스, 방법, 조항, 또는 장치가 단지 상기 요소들만을 포함하지 않고, 그와 같은 프로세스, 방법, 조항, 또는 장치에 명확하게 목록화되지 않거나 내재하는 다른 요소들을 포함할 수 있다. 더욱이, 본원에서 기술되는 요소들이 명확하게 "필수적" 또는 "중대"한 것으로 기술되지 않으면 본 발명의 실행에 반드시 요구되는 것은 아니다.
301 : 순방향 지향성 결합기 303 : 비지향성 결합기
302 : 반사 지향성 결합기 310 : 순방향 테스트 포트
305 : 순방향 전력 스플리터 315 : 순방향 검출기
320 : 순방향 이득단 340 : 온도 센서
312 : 무지향성 테스트 포트 306 : 반사 전력 스플리터
311 : 반사 테스트 포트 316 : 반사 검출기
321 : 반사 이득단 325 : 아날로그 대 디지털 변환기
330 : 순방향 교정 조정기 335 : 마이크로컨트롤러
336 : 교정 버튼 331 : 반사 교정 조정기
360 : 순방향 전력 디스플레이 355 : 순방향 전력 교정 출력
350 : 순방향 버퍼 345 : 디지털 대 아날로그 변환기
351 : 반사 버퍼 356 : 반사 전력 교정 출력
361 : 반사 전력 디스플레이

Claims (20)

  1. 전력 모니터에 있어서:
    무선 주파수(radio frequency: "RF") 송신기 및 안테나 사이의 전송선 상에서 한 방향으로 전파하는 RF 전력을 샘플링하도록 구성되는 결합기로서, 상기 RF 전력은 레벨을 갖고, 상기 RF 전력 레벨에 비례하는 RF 전압을 생성하도록 구성되는, 상기 결합기;
    상기 RF 전압을 수신하고, 상기 RF 전압을 테스트 포트 및 검출기로 출력하도록 구성되는 전력 스플리터로서, 상기 테스트 포트는 상기 전송선과 공지의 수학적 관계를 갖는, 상기 전력 스플리터;
    상기 검출기는 상기 RF 전압을 아날로그 DC 전압으로 변환하도록 구성되고,
    신호를 출력하도록 구성되는 교정 조정기;
    상기 아날로그 DC 전압 및 상기 교정 조정 신호를 수신하고 상기 아날로그 DC 전압 및 상기 교정 조정 신호를 디지털화된 DC 전압 및 디지털화된 교정 조정 신호로 변환하도록 구성된 아날로그 대 디지털 변환기로서, 상기 디지털화된 DC 전압 및 상기 디지털화된 교정 조정 신호를 정정 회로에 송신하는, 상기 아날로그 대 디지털 변환기;
    상기 정정 회로는 이득비 정정을 상기 디지털화된 DC 전압에 적용하고, 이에 따라 정정된 디지털화된 DC 전압을 생성하고, 상기 정정 회로는 또한 상기 정정된 디지털화된 DC 전압을 디지털 대 아날로그 변환기로 출력하도록 구성되고, 상기 이득비 정정은 상기 디지털화된 교정 조정 신호에 의해 지시되고,
    상기 디지털 대 아날로그 변환기는 상기 정정된 디지털화된 DC 전압을 정정된 DC 전압으로 변환하도록 구성되고,
    정정된 DC 전압을 출력하도록 구성되는 전력 교정 출력을 포함하고,
    상기 교정 조정기는:
    기준 전력 미터를 상기 테스트 포트에 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 자체의 표준 전력 레벨 및 주파수에서 브로드캐스팅하고 있는 동안 상기 전송선으로부터 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 전력 교정 출력으로부터 수신되는 상기 정정된 DC 전압과 비교하고;
    상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로(unfavorably) 비교될 때, 상기 교정 조정기의 출력을 조정하여 상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로(favorably) 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정정된 DC 전압은 상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 선형으로 비례할 때 상기 RF 전력 레벨 측정치에 우호적으로 비교되는, 전력 모니터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 전력 미터를 상기 테스트 포트에 접속하는 것은 상기 전송선 및 상기 테스트 포트 사이의 상기 공지의 수학적 관계를 상기 기준 전력 미터에 입력하는 것을 포함하는, 전력 모니터.
  5. 전력 모니터에 있어서:
    무선 주파수(radio frequency: "RF") 송신기 및 안테나 사이의 전송선 상에서 한 방향으로 전파하는 RF 전력을 샘플링하도록 구성되는 결합기로서, 상기 RF 전력은 레벨을 갖고, 상기 RF 전력 레벨에 비례하는 RF 전압을 생성하도록 구성되는, 상기 결합기;
    상기 RF 전압을 수신하고, 상기 RF 전압을 테스트 포트 및 검출기로 출력하도록 구성되는 전력 스플리터로서, 상기 테스트 포트는 상기 전송선과 공지의 수학적 관계를 갖는, 상기 전력 스플리터;
    상기 검출기는 상기 RF 전압을 아날로그 DC 전압으로 변환하도록 구성되고,
    신호를 출력하도록 구성되는 교정 조정기;
    상기 아날로그 DC 전압 및 상기 교정 조정 신호를 수신하고 상기 아날로그 DC 전압 및 상기 교정 조정 신호를 디지털화된 DC 전압 및 디지털화된 교정 조정 신호로 변환하도록 구성된 아날로그 대 디지털 변환기로서, 상기 디지털화된 DC 전압 및 상기 디지털화된 교정 조정 신호를 정정 회로에 송신하는, 상기 아날로그 대 디지털 변환기;
    상기 정정 회로는 이득비 정정을 상기 디지털화된 DC 전압에 적용하고, 이에 따라 정정된 디지털화된 DC 전압을 생성하고, 상기 정정 회로는 또한 상기 정정된 디지털화된 DC 전압을 디지털 대 아날로그 변환기로 출력하도록 구성되고, 상기 이득비 정정은 상기 디지털화된 교정 조정 신호에 의해 지시되고,
    상기 디지털 대 아날로그 변환기는 상기 정정된 디지털화된 DC 전압을 정정된 DC 전압으로 변환하도록 구성되고,
    정정된 DC 전압을 출력하도록 구성되는 전력 교정 출력을 포함하고,
    상기 전력 모니터는, 상기 DC 전압을 전력 디스플레이로 출력하기 위한 수단을 더 포함하고;
    상기 교정 조정기는:
    기준 전력 미터를 상기 테스트 포트에 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 자체의 표준 전력 레벨 및 주파수에서 브로드캐스팅하고 있는 동안 상기 전송선으로부터 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 전력 디스플레이와 비교하고;
    상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로 비교될 때, 상기 교정 조정기의 출력을 조정하여 상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전력 디스플레이는 상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 실질적으로 동등할 때 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되고, 상기 전력 디스플레이는 풀 스케일 전력 눈금값을 디스플레이하도록 구성되는, 전력 모니터.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 기준 전력 미터를 상기 테스트 포트에 접속하는 것은 상기 전송선 및 상기 테스트 포트 사이의 상기 공지의 수학적 관계를 상기 기준 전력 미터로 입력하는 것을 포함하는, 전력 모니터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 대 아날로그 변환기 및 상기 전력 교정 출력 사이에 버퍼를 추가로 포함하고, 상기 버퍼는 상기 전력 교정 출력에서 저 소스 임피던스를 제공하도록 구성되고; 증폭기는 상기 아날로그 DC 전압을 상기 아날로그 대 디지털 변환기에 의해 프로세싱하는데 적합한 레벨로 증폭하도록 구성되는, 전력 모니터.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 정정 회로는 집적 회로를 포함하는, 전력 모니터.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 디지털 대 아날로그 변환기 및 아날로그 대 디지털 변환기는 상기 정정 회로에 통합되는, 전력 모니터.
  11. 제 1 항에 있어서,
    출력을 갖는 온도 센서로서, 상기 정정 회로가 상기 온도 센서의 출력을 이용하여 온도 정정을 상기 디지털화된 DC 전압에 적용하는, 상기 온도 센서; 및
    상기 전력 모니터의 회로에 의해 유도되는 제로 전력 오프셋들을 계산하고, 제로 전력 오프셋 정정을 상기 디지털화된 DC 전압을 적용하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 전력 모니터.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송선 상에서 한 방향으로 전파하는 상기 RF 전력은 순방향 RF 전력인, 전력 모니터.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송선 상에서 한 방향으로 전파하는 상기 RF 전력은 반사형(reflected) RF 전력인, 전력 모니터.
  14. 전력 모니터에 있어서:
    무선 주파수(RF) 송신기 및 안테나 사이의 전송선 상에 하나의 방향으로 전파하는 RF 전력을 샘플링하는 수단으로서, 상기 RF 전력은 레벨을 갖는 상기 샘플링 수단;
    상기 RF 전력 레벨에 비례하는 제 1 RF 전압을 생성하기 위한 수단;
    상기 제 1 RF 전압을 제 2 RF 전압 및 제 3 RF 전압으로 분리하기 위한 수단;
    상기 제 2 RF 전압을 기준 전력 미터에 의해 측정하기 위한 수단으로서, 상기 전송선과 공지의 수학적 관계를 갖는 상기 제 2 RF 전압을 측정하기 위한, 상기 제 2 RF 전압 측정 수단;
    상기 제 3 RF 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 수단;
    출력을 갖는 교정 조정 수단;
    이득비 정정을 상기 DC 전압에 적용하고, 이에 따라 정정된 DC 전압을 생성하기 위한 수단으로서, 상기 이득비 정정은 상기 교정 조정 수단의 출력에 의해 지시되는, 상기 DC 전압 생성 수단; 및
    상기 정정된 DC 전압을 출력하기 위한 수단을 포함하는, 전력 모니터.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 교정 조정 수단은:
    상기 제 2 RF 전압을 측정하기 위한 수단에 기준 전력 미터를 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 브로드캐스팅하고 있는 동안 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 정정된 DC 전압과 비교하고;
    상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로 비교될 때, 상기 교정 조정 수단의 출력을 조정하여 상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 정정된 DC 전압을 순방향 전력 디스플레이로 출력하기 위한 수단을 추가로 포함하고;
    상기 교정 조정 수단은:
    상기 제 2 RF 전압을 측정하기 위한 상기 수단에 기준 전력 미터를 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 브로드캐스팅하고 있는 동안 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 전력 디스플레이와 비교하고;
    상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로 비교될 때, 상기 교정 조정 수단의 출력을 조정하여 상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 전력 모니터의 회로의 제로 전력 오프셋들을 계산하고 상쇄하기 위한 수단; 및
    상기 제 3 RF 전압을 DC 전압으로 변환하기 위한 수단의 열적으로(thermally) 유도되는 에러들을 계산하고 상쇄하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 전력 모니터.
  18. 전력 모니터에 있어서:
    무선 주파수("RF") 송신기 및 안테나 사이의 전송선 상에서 한 방향으로 전파하는 RF 전력을 샘플링하도록 구성되는 결합기로서, 상기 RF 전력은 레벨을 갖고, 상기 RF 전력 레벨에 비례하는 RF 전압을 생성하도록 구성되는, 상기 결합기;
    상기 RF 전압을 수신하고, 상기 RF 전압을 테스트 포트 및 검출기로 출력하도록 구성되는 전력 스플리터로서, 상기 테스트 포트는 상기 전송선과 공지의 수학적 관계를 갖는, 상기 전력 스플리터;
    상기 검출기는 상기 RF 전압을 DC 전압으로 변환하도록 구성되고,
    신호를 출력하도록 구성되는 교정 조정기;
    이득비 정정을 상기 DC 전압에 적용하고, 이에 따라 정정된 DC 전압을 생성하도록 구성되는 정정 회로로서, 상기 이득비 정정은 상기 교정 조정 신호에 의해 지시되는, 상기 정정 회로;
    상기 정정된 DC 전압을 출력하도록 구성되는 전력 교정 출력을 포함하는, 전력 모니터.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 교정 조정기는:
    상기 테스트 포트에 기준 전력 미터를 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 자체의 표준 전력 레벨 및 주파수에서 브로드캐스팅하고 있는 동안 상기 전송선으로부터 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 전력 교정 출력으로부터 수신되는 상기 정정된 DC 전압과 비교하고;
    상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로 비교될 때, 상기 교정 조정기의 출력을 조정하여 상기 정정된 DC 전압이 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 DC 전압을 전력 디스플레이로 출력하기 위한 수단을 추가로 포함하고;
    상기 교정 조정기는:
    상기 테스트 포트에 기준 전력 미터를 접속하고;
    상기 기준 전력 미터를 이용하여 상기 RF 송신기가 자체의 표준 전력 레벨 및 주파수에서 브로드캐스팅하고 있는 동안 상기 전송선으로부터 RF 전력 레벨 측정치를 획득하고;
    상기 RF 전력 레벨 측정치를 상기 전력 디스플레이와 비교하고;
    상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 비우호적으로 비교될 때, 상기 교정 조정기의 출력을 조정하여 상기 전력 디스플레이가 상기 RF 전력 레벨 측정치와 우호적으로 비교되도록 함으로써 조정되는, 전력 모니터.
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